DE2346917A1

DE2346917A1 - Anordnung zum messen der strahlendosis von natuerlichen oder kuenstlichen strahlungsintensitaeten, insbesondere von ultraviolettem licht im erythemwirksamen bereich

Info

Publication number: DE2346917A1
Application number: DE19732346917
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr Strutz
Original assignee: Biviator AG
Current assignee: Biviator AG
Priority date: 1973-09-18
Filing date: 1973-09-18
Publication date: 1975-08-07
Also published as: US3917948A; DE2346917B2; NO743149L; JPS5057684A; FR2244162A1; GB1454620A; FR2244162B1; ES424015A1; CH567256A5; BE811182A; NL7317067A; SE7404041L; DK108974A

Description

Dr. Ernst Strutz Deisenhofen, den 17.09·73

Zürich/Schv/anendingen P 203/73

Oberlandstraße 377/lV Pu/bk SGExIEIZ

Anordnung zum Messen der Strahlendosis von natürlichen oder künstlichen Strahlungsintensitäten, insbesondere von ultraviolettem Licht im erythemvirksamen Bereich.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Hessen der Strahlendosis von natürlichen oder künstliche.! Bestrahlungsintensitäten, insbesondere von ultraviolettem Licht im erythemwirksamen Bereich, vorzugsweise zum Anzeigen des Erreichens der Erythemsehv/elle oder eines von der individuellen Verträglichkeit des ultravioletten B-Strahlenbereiches ab-

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hängigen partiellen Anteils derselben.

In der Medizin werden häufig therapeutische Bestrahlungen angewandt, um bestimmte Heilerfolge zu bewirken. Auch in 'der Technik bedient man sich solcher Bestrahlungen, beispielsweise um Trocknungsprozesse zu steuern. Weiterhin stellt auch das allgemein beliebte Sonnenbaden eine solche Bestrahlung dar *

Allen diesen Bestrahlungen ist gemeinsam, daß für die Auswirkungen derselben einerseits die Strahlungsintensität und andererseits die Bestrahlungszeit eine wesentliche Rolle spielt. Darüber hinaus sind die Auswirkungen selbstverständlich von der jeweiligen Bastrahlungsart abhängig, insbesondere

ob es sich bei den angewandten Strahlen um sichtbare oder um unsichtbare Strahlen und im letzteren Falle ob es sich um ultraviolette oder um infrarote Strahlen handelt.

Bekanntlich werden die als Strahlung bezeichneten elektromagnetischen Wellen von den langen Rundfunkwellen bis zu den kurzwelligen Höhenstrahlungen gerechnet und erstrecken sich somit über Wellenlängen sehr vieler Größenordnungen. Das menschliche Auge nimmt nur Strahlen in dem sehr kleinen Bereich S3 zwischen etwa 380 nm und 780 nm auf (1 nm = 10" nm = 10 cm = 10 m = 10 1 ). Als optische Strahlung wird jedoch der gesamte Bereich zwischen 100 nm und 1 000 000 nm, also 1 mm bezeichnet· Y/eiterhin ist international festgelegt, was lediglich grob etwa den verschiedenen Wechselwirkungen der Strahlung mit materiellen Empfängern entspricht, jedoch an den Grenzen mehr oder minder willkürlich ist, den Bereich zwischen 100 nm und etwa 390 nm als ultravioletten Bereich TJV und den Bereich zwischen etwa 780 nm und 1 mm als infraroten Bereich IR zu bezeichnen. Sowohl der ultraviolette Bereich TJV wie auch der infrarote Bereich IR beidseitig des menschlich sichtbaren Lichtes werden von dem sichtbaren Bereich SB · -

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ausgehend wegen ihrer unterschiedlichen Wirkungen weiterhin unterteilt in den ultravioletten Bereich ITV-A zwischen etwa 315 nm und 380 nm, den ultravioletten Bereich TJY-B zwischen etwa 280 nm und 3i5.nm und den ultravioletten Bereich TJT-C zwischen etwa 100 nm und 280 nm sowie den infraroten Bereich IR-A zwischen etwa 780 nm und 1 4OO nm, den infraroten Bereich IR-B zwischen etwa 1/jOO nm und 3 000 ma und den infraroten Bereich IR-C zwischen etwa 3 000 nm und 1 000 000 nm.

Es sind bereits Anordnungen "bekannt, mit denen die Intensität solcher Strahlung momentan gemessen werden kann. TJm jedoch eine Dosierung steuern zu können, beispielsweise um die bereits angewandte Dosis zu messen oder um das Erreichen einer höchstzulässigen oder einer besonders erwünschten Dosis anzuzeigen, genügen solche Anordnungen nicht. Solange die Intensität der " Strahlung über die Bestrahlungszeit konstant bleibt, hat man daher mit Hilfe einer Tabelle, die die Dosis als Produkt der Intensität mit der Zeit enthält, die Bestrahlungszeit als Quotienten der Dosis durch die gemessene Intensität entnoiamen. Diese Tabelle ist aber sehr unzuverlässig, da sich die künstlichen Strahler beispielsweise mit fortschreitendem Altern sehr stark verändern hinsichtlich der Art der abgegebenen Strahlung und da die Sonne als natürlicher Strahler im Laufe des Tages den verschiedensten Änderungen unterworfen ist, wozu auch noch der Einfluß von dazwischentretenden Wolken hinzukommt.

Pur das Messen der TJY-Strahlung bei der Anwendung auf organische Stoffe, insbesondere auf die menschliche Haut, ist zu beachten, daß diese auf den Bereich TJV-B besonders stark ansprechen. Das Erythem, also die nach Stunden oft erst auftretende Hautrötung wird bekanntlich von Strahlen unterhalb 320 nm bewirkt, deren Maximum im Bereich TJV-B liegt. Die direkte Pigmentierung der Haut erfolgt dagegen durch Strah- -lung im Bereich TJV-A. Außerdem ist die menschliche Haut der

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einzelnen Personen nicht in gleicher Weise empfindlich. Das hängt einmal ab von der betreffenden Person, zum anderen jedoch auch davon, ob es sich um den ersten, zweiten, dritten, vierten oder fünften und jeden weiteren Bestrahlungstag handelt. Eine Tabelle, die die vorstehenden Bedingungen berücksichtigt, um mit einer Messung der Intensität die erforderliche Bestrahlungsdauer ermitteln zu können, ist daher aufwendig und nur von geschulten Personen anwendbar und schließt viele Fehlerquellen ein, zu denen die vorgenannten Schwierigkeiten wegen der unterschiedlichen Intensität während der Bestrahlungszeit noch hinzukommen.

Durch "Strahlentherapie, Archiv für klinische und experimentelle Radiologie", Sonderdruck I36/4, 1968, Urban & Schwarzenberg, läinchen-Berlin-V/ien, ist bereits ein Strahlungsmeßverfahren mit dem Resi'st-Verfahren bekannt, bei dem die Farbänderung von beschichteten Trägerglaserη aufgrund der Bestrahlung ein Maß für die jeweilige Dosis ist. Dieses Verfahren ist für die Betrachtung der UV-Global-Beobachtung der Sonne an -wolkenlosen Tagen oder für ähnliche Langzeitbeobachtungen geeignet, nicht jedoch zum Messen bzw. Einhalten der Strahlendosis in Solarien oder' ÜV-Bestrahlungsanlagen. Außerdem ist die Herstellung der Schicht auf den Trägergläsern dem Benutzer im allgemeinen nicht zumutbar.

Durch "Mitteilungen aus dem Institut für physikalische Elektronik der Universität Stuttgart", Hans Albrecht und Eberhard Wagner "Ein Meßgerät zur Bestimmung von Bestrahlungsstärken im ultravioletten Bereich, Sept. 1973» ist bereits eine Anordnung zweier photoelektrischer Empfänger hinter einem gemeinsamen Filterglas bekannt, das von der auftreffenden ultravioletten Strahlung nur die Anteile im Bereich UV-A und UV-B hindurchläßt. Derartige Filtergläser lassen allerdings auch die bei Temperaturstrahlern entstehenden Anteile im

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Bereich IR-I hindurch, die zu Fehlmessungen führen können. Mittels eines Langkantenfilters vor dem einen der beiden Empfänger wird bei der bekannten Anordnung der Bereich UV-B sicher gesperrt, so daß dieser ne\>en den beiden Empfängern gemeinsam zugeführten an sich störenden Anteilen im Bereich IR-A nur Anteile im Bereich TJV-A, der andere Empfänger dagegen Anteile in beiden Bereichen W-A und UV-B erhält. Durch nachfolgende Differenzbildung werden alle gemeinsam erhaltenen Anteile und somit auch die störenden Anteile IR-A eliminiert und lediglich, der Anteil im Bereich UV-B ermittelt. Auch mit dieser Anordnung ist jedoch eine Dosismessung über die Bestrahlungszeit hinweg nicht möglich.

Durch K. Adler, ¹¹UV-B Strahlungsmessung auf Kalbleiterbasis mit konstanter spektraler Empfindlichkeit und deren Relation zu natüx'lichen und künstlichen UV-B und Auswertung für die ErythemschiYellendosis", Grenchen (Schv/eiz) 1973 ist bereits eine Anordnung zum Messen der UV-Strahlung bekannt, bei der die unterschiedliche Y/irkung der Anteile im Bereich UV-3 und UV-A auf die menschliche Haut berücksichtigt ist. Dies ist wichtig für die Bemessung der Bestrahlungsdosis, da die Anteile im Bereich UV-B bei natürlicher UV-Bestrahlung im Gegensatz zu denen bei der praktisch konstantbleibenden künstlichen Bestrahlung höhenabhängig sind, so daß es nicht möglich ist, überall mit der gleichen Heßzelle zu arbeiten. Diese sog. · "ozonabhängige UV "die im übrigen auch durch Änderungen in der Atmosphäre oder durch die Sonnenhöhe beeinflußt wird, enthält somit die für das Individuum schädlichen Anteile im Bereich UV-B, die neben den jedes Jahr offenkundigen Schäden bei Touristen, Sportlern und Heimsonnenbäd-rn auch eine noch größere Dunkelziffer an Hachfolgeerscheinungen hat. durch die Provokation latenter Infekte, medikamentöser Allergien, vegetativer Störungen, vorzeitiger ilautalterung und Hautkrankheiten bis zum Hautkrebs. Bei hoher UV-Bestrahlung treten also gesundheitsschädigende Wirkungen auf die durch eine Begrenzung der Bestrahlungszeit bzvj. der Erythemschwellenzeit vermieden werden können.

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Das bekannte Gerät ist so ausgeführt, daß es nicht nur nach Art der Bestrahlungsquelle, also nach natürlicher und künstlicher Bestrahlung unterscheidet, sondern auch nach der Hautempfindlichkeit der zu bestrahlenden Personen. Mit der bekannten Anordnung kann daher die Erythemschwellzeit unterschiedlich empfindlicher Personen bei natürlicher und künstlicher UV-Bestrahlung ermittelt werden. Hierfür bedarf es einer Tabelle, um aus dem für die augenblickliche Intensität erhaltenen Meßwert die Bestrahlungsdosis bestimmen zu können.

Durch die DT-OS 2 3oo 213 ist eine Anordnung bekannt mit welcher also die augenblicklich herrschende Intensität gemessen werden kann, aber keine Dosierung, die nur durch fortlaufende Messung, nämlich als Summe der in einem Zeitraum ausgestrahlten Intensität festzustellen ist, gemessen werden kann. Diese Anordnung besteht eingangsseitig aus einem opto-elektrischen analog arbeitenden Wandler und einem diesem nachgeschalteten gleichfalls analog arbeitenden Verstärker, der das der Intensität der Bestrahlung proportionale elektrische Analogsignal an ein nachgeschaltetes Anzeigegerät weitergibt, sodaß die momentane Intensität meßbar ist. Damit ist es möglich nicht nur die augenblickliche Intensität zu erfahren, sondern es kann auch durch Schwelleneinstellung bei momentaner Überschreitung derselben, eine wirksam werdende Signaleinrichtung angesteuert werden, die entweder ein Alarmsignal abgibt oder die Strahlenquelle abschaltet. Diese bekannte Anordnung benötigt einen linear arbeitenden Verstärker der gegen verschiedene Einflüsse empfindlich ist, weil mit der notwendigerweise hohen Verstärkung zwangs-

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läufig in den unteren Meßbereichen eine gewisse Labilität eintritt. Mit diesem schon bekannten Gerät wird also nur die im Moment herrschende WS-Intensität gemessen, wobei diese im Augenblick feststellbare Intensität durch den integrierten Schaltkreis, die Summe der eingehenden Linien des UVB-Spektruras darstellt und nicht die Intensität, bezogen auf die akkumulierte Dosis, auswertet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Einflüsse, die sich auf die Stabilität des schon bekannten Geräts negativ auswirken, auszuschalten und dem Benutzer des Geräts die umständliche Umrechnung angezeigter Momentmeßwerte, die dieser mit Hilfe einer Tabelle zur Bestimmung der Erythemschwellzeit in Bezug bringen muß, zu ersparen, weil die Erfindung diesen Umrechnungsvorgang ohne Tabelle, also vollautomatisiert ermöglicht. Der Erfindung liegt aber insbesondere die Aufgabe zugrunde, differente Intensitäten über einen Zeitraum integriert zu erfassen und die Summe der akkumulierten Intensitäten, also die Strahlendosis, auszuwerten. Die Erfindung bezweckt also, die von natürlichen oder künstlichen Strahlenquellen, insbesondere von ultraviolettem Licht im erythemwirksamen Bereich fortlaufend zu messen um die verabreichte Gesamtdosis feststellen zu können bzw. um das Erreichen einer programmierten Strahlendosis anzeigen und mit Signal oder Abschaltfunktion auswerten zu' können.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein optoelektrischer Analog-Digital-Wandler die jeweilige Strahlr ungsintensität in e:\ne ihr proportionale Impulsfolgefrequenz umwandelt und daß ein nachgeschalteter Impulszähler die dem Produkt aus der Strahlungsintensität und der Bestrahlungszeit entsprechende Impulsanzahl zählt und die'Meßergebnisse zur Anzeige bringt. Hierdurch erfolgt eine Digitalisierung des Meßwertes, der sich somit auf einfache Weise über einen Zeitraum hinweg, integrieren läßt. Wenn dabei· alle Zählstellen angezeigt werden arbeitet die Anordnung als Meßgerät für die Anzeige der bis dahin verabreichten Dosis} wenn dagegen nur eine

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bestimmte Zahlstellung angezeigt wird, die einer vorbestimmten und durch die Bestrahlung zu erreichenden Dosis entspricht, so kann mit der Anordnung optisch oder akustisch angezeigt werden, daß diese Dosis erreicht ist bzw. kann hierdurch die Bestrahlungsquelle in bekannter Y/eise abgeschaltet werden. Damit arbeitet die Anordnung in Weiterbildung der Erfindung als Anordnung zum Anzeigen einer vorbestimmten Strahlendosis, insbesondere zum Anzeigen des Erreichens der Erythemschvielle oder eines von der individuellen Verträglichkeit des ultravioletten B-Strahlenbereiches abhängigen partiellen Anteils der selben. Durch die Erfindung wird also nicht die Stärke in einem augenblicklichen Zeitpunkt (Lux), sondern} die lienge einer fortlaufenden UYB-Bestrahlung (Lumen) gemessen und zum Erythemschwellenwert im menschlichen Körper, in Bezug gebracht.

In näherer Ausgestaltung der Erfindung besteht der Analog-Digital-Wandler aus einem eingangsseitig angeordneten Filter, einem diesem nachgesiialteten fotoelektrischen Wandler und einem diesem nachgeschalteten Analog-Digital-Umsetzer. Hier-.durch ist es möglich, unsichtbare Bestrahlungsanteile zu messen und anzuzeigen.

In näherer Ausgestaltung der Erfindung ist darüber hinaus der Impulszähler eingangsseitig und/oder aus^angsseitig in an sich bekannter '»eise voreinstellbar. Derartige Impulszähler er- · möglichen es, die Anzahl der Zählstellungen so zu verändern, daß die unterschiedliche Erythemempfindlichkeit der verschiedenen Individuen an sich bzw. in Abhängigkeit vom jeweiligen Bestrahlungstag und die unterschiedliche Wirkung von natürlicher und kün^ diener Bestrahlung berücksichtigt v/erden kann. Der Impulszähler kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung mehrere, seine jeweilige Zählstellung kodiert anzeigende Ausgänge, aufweisen. Hierdurch ist es möglich, einen einfachen Binärzähler einzusetzen, der oereits als integrierter Baustein handelsüblich erhältlich ist.

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In diesem Falle kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung das Anzeigesignal wählbar von einem oder mehreren Ausgängen des Impulszählers abnehmbar und einer nachgeschalteten Alarm- und/oder Schalteinrichtung zuführbar sein, wodurch sich der Vorteil ergibt, daß unterschiedliche Signalisierungen für die Alarmgabe als V/arnsignal und die Abschaltung als Schutzmaßnahme durchgeführt v/erden können und unterschiedliche Schwellen wahlweise in Abhängigkeit von der Erythemeiapfindlichkeit in Bezug auf künstliche oder natürliche ÜVB-Strahlen bestimmbar sind, die mit entsprechenden Umschaltern nacheinander einstellbar sind.

Zusätzliche Unterscheidungsmöglichkeiben ergeben sich auch dann, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der Analog-Digital-Umsetzer als Oszillator ausgebildet ist, der zumindest bei der Uessung ständig Impulse einer dem anliegenden Analogsignal proportionalen L.rpulsfolgefrequenz erzeugt. Solche Oszillatoren sind relativ einfacl. als RC-Oszillatoren zu erstellen und lassen sich leicht gegen Schwankungen der Betriebsspannung und der Umgebungstemperatur stabilisieren, was bei tragbaren Geräten für die Dosierung von Sonnenbestrahlung besonders '.richtig ist. '.Venn dabei gemäß näherer Ausgestaltung der Erfindung die Impulsfolgefrequenz stufanweise veränderbar 'ist, ergibt sich eine weitere und relativ einfache !,iöglichkeit, die Anordnung in Abhängigkeit von der Bestrahlungsempfindlichkeit, insbesondere von der vom Bestrahlungstag abhängigen Bestrahlungsempfindlichkeit der menschlichen Haut voreinzustellen.

Ein besonders einfacher und zuverlässiger photoelektriscliar Wandler ergibt sich in näherer Ausgestaltung der Erfindung durch seine Ausbildung als Photov/iaerstand.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Anzeigesignal einen Ruftongenerator wirksam machen und/oder die Strahlungsquelle unwirksam machen. Solche Ruftongeneratoren sind bekanntlich als Doppeloszillatoren ausgebildet, die ein unterbrochenes Rufsignal, beispielsweise im "Verhältnis 1 : 2

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von Ton und Pause aussenden. Die Anzeige kann jedoch auch durch einen Dauerton oder ein Dauerlichtsignal erfolgen. Mit Hilfe eines kleinen Relais oder einer gleicharbeitenden elektronischen Schaltstufe kann die Betriebsspannung für die Strahlungsquelle bei künstlicher Bestrahlung mühelos abgeschaltet und die Stranlungsquelle te mit unwirksam gemacht '.verlen.

Wenn der Zähler seine jeweilige Zählstellung kodiert anzeigende Ausgänge aufweist, ist eine den Ausgängen nachgeschaltete Dekodiereinrichtung erforderlich, die in bekannter vfeiüe aus sog. logischen Schaltungen aufgebaut" sein kann und in \7eiterbildung der Erfindung das Erreichen mindestens einer der Zählstellungen in ein Anzeigesignal umwandelt.

Diese Dekodiereinrichtung kann in näherer Ausgestaltung der Erfindung umschaltbar sein. Hierdurch ist es möglich, eine Bereichsumschaltung im Hinblick auf die individuelle Erythemempfindlichkeit unterschiedlich empfindlicher Personen und/ oder gegen unterschiedliche Bestrahlungsarten durchzuführen.

Wenn der Zähler gemäß weiterer Ausgestaltung aer Erfindung selbst als ein seine jeweilige Zählstellung optisch anzeigender Zähler ausgebildet ist, ergijt sich eine weitere I.Iöglichkeit, den Zählerstand und damit die bereits verabreichte Dosis ständig zu beobachten.

Sofern von den unterschiedlichen Möglichkeiten der Yoreinstellbarkeit aes ImpulsZählers oder der Umschalfbarkeit des Oszillators oder des Dekodierers getrennt Gebrauch gemacht wird, in näherer Ausgestaltung· der Erfindung somit der Impulszähler in Ab ängigkeit von der Körperempfindlichkeit und/oder von der .Bestrahlungsart und/oder von der vom jeweiligen Bestrahlungstag abhängigen Bestrahlungsenipfindlichkeit getrennt voreinstellbar ist, ergibt sich eine einfache Anordnung, bei der mit Hilfe von "drei einfachen Umschaltern jede erforderliche Voreinstellung getroffen werden kann..

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Nach einem weiteren Herkmal der Erfindung ist die Anordnung so aufgebaut, daß hinter einem die Bestrahlungsfläche begrenzenden Fenster ein auf die Bestrahlungsart abgestimmtes Filter angeordnet ist. Hinter diesem Filter ist ein das Licht in einen elektrischen Widerstand umwandelnder fotoelektrischer Wandler, vorzugsv/eise ein Fotowiderstand angeordnet. Hierdurch ergibt sich ein kostensparender mechanischer Aufbau der Anlage.

Um auch die schräg auftretenden Strahlungen sicher zu erfassen, die für die Bestrahlung hi.iht unwesentlich sind, kann dabei in näherer Ausgestaltung der Erfindung das Fenster auf seiner Yorderseite mit einem Facettenglas abgedeckt sein. Dies hat den Vorteil daß die schräg einfallende Frequenz ausreichend begradigt wird und nicht mehr Lichtverlust entsteht als dem Cosinusgesetz entspricht. Es ist jedoch auch möglich, stattdessen das Filter selbst an seiner Yorderseite facettenförmig auszubilden.

Die Erfindung ist an Hand eines in der Zeichnung scheiaatisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.

Es	zeigt t
Fig	. 1
Fig-	. 2
Fig	. 3

den prinzipiellen Aufbau einer Anordnung für die Messung bzw. überwachung von UV-Bestrahlüngen, die Anordnung der einzelnen Funktionsteile der Anordnung naoh Fig. 1 in Blockdarstellung und den schaltungstee !mischen Aufbau der Anordnung nach Fig. 2.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung passiert die im Bild von links eintreffende UV-Strahlung ein Fenster 1 und trifft auf ein Filter 2 auf. Das Filter 2 absorbiert den sichtbaren Teil der Strahlung soviie die für die Messung nichtinteressierenden Anteile UV~A der UV-Strahlung, 'während die für die Erythemschuellendosis ausschlaggebenden Anteile UV-B

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der UV-Strahlung auf einen photoelektrischen Wandler 4 gelangen. Der photoelektrische Y/andler wandelt das Licht in einen elektrischen Wert um. Durch geeignete Dimensionierung des Fensters 1, des. Filters 2 und des photoelektrischen Wandlers J ändert sich der elektrische Wert am Ausgang des Wandlers J proportional zu der Intensität des in Betracht kommenden Anteils UV-3 der W-Strahlung. Es entsteht somit ein elektrisches Signal, das an eine elektrische Einrichtung 4 gelangt, die das elektrische Signal über der Zeit, integriert.

Wie aus Fig. 2 erkennbar ist, wird die das Filter F passierende UV-Strahlung in den alle möglichen, einleitend genannten V/andler einschließenden Wandler W in eine Impulsfolge umgewandelt, deren Iiapulsfolgefrequenz f proportional ist zu der Intensität i der UV-Strahlung. Sei großen Intensitäten gelangen somit in einer bestimmten Zeit mehr Impulse auf einen nachgeschalteten Zähler Z als bei niedrigen Intensitäten. Der Zähler Z, der durch die eintreffenden Impulse ständig weitergeschaltet wird, zählt die während der 3estrahlungsseit eintreffenden Impulse und bildet somit das Integral der Intensität der UV-Strahlung über der Bestrahlungszeit. Jede Zählstellung des Zählers Z entspricht daher einer bestimmten Strahlendosis. Um abzulesen, welche Dosis bereits aufgebracht worden ist, genügt es, den Zählerstand zu ermitteln, der von selbstanzeigenden Zählern direkt ablesbar ist. Um jedoch das Erreichen einer bestimmten Zählstellung zu signalisieren, ist diese Zählstellung mit einem durch sie steuerbaren Signalgeber zu verbinden.

Der dargestellte Zähler Z ist als Binärzähler ausgebildet, dessen einzelne Zählstellungen -somit binärkodiert vorliegen. Um diese zu dekodieren, ist dem Zähler Z ein Dekodierer D nachgeschaltet, der das einer bestimmten Zählstellung und somit einer bestimmten Strahlendosis entsprechende Auogangssignal an eine Anzeigeeinrichtung J gibt, die das Erreichen

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dieser Zählstellung signalisiert. Eine solche Signalisierung kann in einer optischen oder akustischen Anzeige erfolgen^ sie kann auch zum. Abschalten der Bestrahlungsquelle benutzt Yferden.

Die in Fig. 5 dargestellte Anordnung enthält den gesamten photoelektrischen Analog-Digital-Y/andler in seinen wesentlichen Einzelheiten, v/ährend der Zähler Z und der Dekodierer D nur blockmäßig dargestellt sind. Als reiner 'Analogwandler von Lichtintensität in einene elektrischen Wert, dient ein Photowiderstand FR, dessen i/zderatandswert sich proportional mit der Lichtintensität ändert. Dieser ist in Reihe mit einem Widerstand R1 in dem frequenzbestimmenden Teil eines Generators angeordnet, dessen Frequenz sich somit proportional mit der Lichtintensität (Frequenzmodulation) ändert. Außerdem befindet sich ein Kondensator C1 ständig und die Kodensatoren C2 bis C4 über einem Schalter S1 wahlweise zusätzlich dazu in dem frequensbestiruneiiden Teil des Generators.

Als aktives Schaltungselement ist ein ITJT-Sransistor Tr1 in Reihe mit ',Tiderständen R2 und RJ zwischen den Polen einer über einen Schalter S4 einschaltbaren Bexriebsspannungsquelle angeordnet. Das an einem T/iderstand RJ entstehende Aus gangs' signal des Generators v/ird in einem nachgeschalteten Transistor in Impulse zum Weiterschalten des Zählers Z umgewandelt. Der Impulswandler besteht aus einem Transistor Tr2 und einem Widerstand R4, von dem die Impulse über einen nachgesehalteten Widerstand R5 an den Zähler Z gegeben werden.

Der Schalter 84 ist mit dem Schalter S1 mechanisch so gekoppelt, daß zunächst der Schalter S4 geschlossen wird und erst danach der Kondensator 02 bsw. CJ bzw. C4 parallel zum Kondensator C1 gelegt wird.

Mit dem Einschalten des Schalters S4 fließt ein Ladestrom in den Kondensator 01, der sich über die Widerstände R1 und FR

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so weit auflädt, bis der Transistor Tr1 durchlässig wird. Der Kondensator 01 entlädt sich nun über den Transistor Tr1 und den Widerstand R3. Das hohe Potential am Widerstand R3 steuert den Transistor Tr2 durchlässig, an dessen.Kollektor eine negative Spannungsspitze auftritt. LELt dem Abklingen des Entlade-Stroms des Kondensators C1 nimmt auch das Potential am Widerstand R3 ab, und im entgegengesetzten Sinn nimmt das Kollektorpotential des Transistor Tr2 zu. Die somit von den Generator erzeugte Sägezahnspannung wird durch den Impulszähler invertiert an den Eingang des Zählers Z weitergegeben.

Die Impulsfolgefrequenz dieser Zählimpulse ist relativ hoch, da bis jetzt nur der K ndensator C1 wirksam ist, dessen Kapazität sehr klein sein soll. Infolgedessen wird der Zähler Z sehr schnell durchgezählt und gibt über den Dekodierer D und den mit einem seiner Ausgänge verbundenen Schalter S2 ein Steuersignal an einen Oszillator 0 ab, der daraufhin zu schwingen beginnt und ein Rufsignal erzeugt, das vorzugsweise aus einem Ton von i/2 s Dauer ia Wechsel mit einer Pause von 1 s Dauer bestellt. Dieses Signal gelangt nach entsprechender Verstärkung auf einen elektroakustischen w'analer J, der es in ein hörbares Signal umwandelt. Dieses Signal gibt an, daß die Anordnung richtig arbeitet.

Über eine Diode D1 vrira der Zähler Z angehalten, da diese dem Eingang des Zählers Z ein so hohes positives Potential zuführt, daß die negativen Zählimpulse über .den hochohmigen Widerstand R5 nicht zur Wirkung kommen können.

Nun wird der Schalter S1 am ersten, bzw. zweiten, bzw. dritten und jedem weiteren Bestrahlun^stag in diejenige Stellung gebracht, in der der Kondensator C2 b.w. 03 bzw. 04 parallel zum Kondensator C1 liegt. Die zuvor beschriebenen Vorgänge laufen jetzt mit verminderter Impulsfolgefrequenz ab, da die Kapazität jedes der Kondensatoren C2, 03 und 04 relativ groß ist. Es dauert daher sehr lange, bis der Zähler Z seine über einen

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Schalter S2 wählbare jeweils höchste Zählstellung erreicht hat« Der Schalter S2 dient dazu, solche Zählstellungen auszuwählen, die bei der gleichen Bestrahlungsintensität den unterschiedlichen Hautempfindlichkeiten der zu bestrahlenden Personen entsprechen. Der Dekodierer D ist weiterhin durch einen Schalter S3 so umschaltbar, daß er bei natürlicher Bestrahlung eine andere Gruppe von Zählstellungen an den Schalter S3 dekodiert als bei künstlicher Bestrahlung.

Der Zähler Z ist in dem dargestellten Beispiel als 14-stufiger Binärzähler ausgebildet, dessen dem Erreichen der Erythemschv/elle entsprechende Ausgänge in Abhängigkeit von der Erythemempfindlichkeit der zu bestrahlenden Personen und van der Bestrahlungsart tählbar sind. Die Erfindung ist jedoch nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr kann in gleicher Weise auch ein anderer Zähler angewandt werden, und auch die Umschaltung kann in anderer Weise vorgenommen werden. Weiterhin kann statt eines Sägesahngenerators auch ein anderer Veehselspannungsgenerator Anwendung finden. Wenn der Zähler eingangs und/oder ausgangsseitig umschaltbar ist, kann anstelle der Frequenzoestimmung durch die Kondensatoren C2 bis 04 auch eine Voreinstellung des Zählers vorgenommen v/erden, und ähnliches gilt für die Einstellung der Zählstellungen hin-•sichtlich der Erythemempfindlichkeit der zu bestrahlenden Personen allgemein und in bezug auf die Art der Bestrahlung. Der Zähler kann selbstanzeigend sein, so daß die verabreichte ^osis jederzeit ablesbar ist. Er kann auch so ausgebildet sein, daß seine Zählstellungen nicht erst dekodiert werden müssen. Die Anzeigeeinrichtung kann optisch oder akustisch sein oder eine Schalteinrichtung steuern.

Das Wesen der Erfindung wird nicht verlassen, wenn'aus Gründen der Vereinfachung die Einrichtung zur Liessung einer augenblicklichen TJV-B-Intensität derart abgewandelt wird, daß an den beschriebenen Oszillator ein Frequenzmeßgerat angeschlossen wird,

Patentansprüche ι

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Claims

Pat ent ansprüche

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. 1. , Anordnung zum Messen der Strahlendosis von natürlichen ,.__,-' oder künstlichen Bestrahlungsintensitäten, insbesondere von ultraviolettem Licht im erjrthemwirksainen Bereich,

dadurch gekennzeichnet , daß ein optoelektrischer Analog-Digital-Wandler die jeweilige Strahlungsintensität in eine Impulsfolge einer ihr proportionalen Impulsfolgefrequenz umwandelt und daß ein nachte-Bchalteter Impulszähler die dem Produkt aus der Strahlungsintensität und der Bestrahlungszeit entsprechende Impulsanzahl zählt und die Zählergebnisse zur Anzeige bringt, derart, daß differente Intensitäten über einen Zeitraum kontinuierlich integrierbar und die Summe der akkumulierten Intensitäten auswertbar sind.
2. Anordnung zum Anzeigen einer vorbestimmten Strahlendosis, insbesondere zum Anzeigen des JSrreichens der Erytheraschwelle oder eines von der individuellen Verträglichkeit des ultravioletten B-Strahlenbereiches abhängigen partiellen Anteils derselben /unter Benutzung einer Anordnung n-.'.ch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Impulszähler beim Errrsicuen der der vorbestimuten Strahlendosis entsprechenden Zählstellung ein Anzeigesignäl abgibt.
3· Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Analog-Digital-Yfandler aus einem eingangsseitig angeordneten Filter, einem diesem nacngeschalteten photoelektrischen Wandler und einem diesem nachgeschalteten elektrischen Analog-Digital-Umsetzer besteht.
4. Anordnung nach-einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Impulszähler eingangsaeitig und/oder ausgangnseitig voreinstellbar ist.

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5» Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulszähler mehrere seine jeweilige Sählstellung kodiert anzeigende Ausgänge aufweist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß das Anzeigesignal wählbar von einem oder mehreren Ausgängen des Impulszählers abnehmbar und einer nachgeschalteten Alarm- und /oder die Bestrahlung beeinflussenden Schalteinrichtung zuführbar ist.
7· .Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Analog-Digital-Umsetzer als Oszillator ausgebildet ist, der Impulse . einer dem anliegenden Analogsignal proportionalen Impulsfolgefrequenz erzeugt.
8. Anordnung nach Anspruch , dadurch gekennzeichnet , daß die Iinpulszolgefrequenz des Oszillators stufenweise veränderbar ist.
9. Anordnung nach einem der'Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß der- photoslekurische V7andler als Photowiderstand ausgebildet ist.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 9 , dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigesignal einen vorzugsweise als Doppeloszillator ausgebildeten Euftongenerator wirksam und/oder die Bestrahlungsquelle unwirksam macht.
11. Anordining nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß eine den Ausgängen des ImpulsZählers nachgeschaltete Dekodiereinrichtung das Erreichen mindestens einer der Zählstellungen .in ein Anzeige signal umv/andelt.

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12. Anordnung nach Anspruch 1.1. _f dadurch gekennzeichnet, daß die Dekodiereinrichtung umschaltbar ist.
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 Ms 12, dadurch gekennzeichnet , daß der Impulszähler als ein seine jeweilige Zählstellung optisch anzeigender Zähler ausgebildet ist.
14· Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 13 > dadurch gekennzeichnet , daß der Impulszähler in Abhängigkeit von der Erythemempf indli chice it und/oder von der Bestrahlungsart und/oder von der vom jeweiligen Be·» Strahlungstag abx.ängigen Bestrahlungsempfindlichkeit voreinstellbar ist.
15· Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 > dadurch gekennzeichnet, daß hinter einem die Bestrahlixng'Linießfläche begrenzenden Fenster (1) ein auf die Bestrahlungoart ('1J¹Z-B) abgestimmtes Filter (2) angeordnet ist, aaß hincer den Filter (2) ein die Strahlung in einen elektrischen Widerstand umv/aiideInder photoelekurischer ".randier (3)> vorzugsweise ein Photowiderstand (FH) angeordnet ist.
16. Anordnung nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster (1) a'if seiner· Vorderseite mit einem Faoettenglas abgedeckt ist.

17· Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daßdas Filter (2) auf seiner Vorderseite facettenförmig ausgebildet ist.

16. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß durch mittels eines Schalters (S1) erzielbare Frequenzänderung des Oszillators (Tr.) ein Prüfvorgang einschaltbar ist.

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Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß an den Oszillator (Tr..) ein Frequensmeßgerät angeschlossen ist.

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